Способ исследования откольного разрушения материалов

 

Изобретение относится к способам исследования прочностных свойств материалов при ударном нагружении. Цель изобретения - повышение информативности исследования за счет возможности определения критической удельной энергии отрыва откольной пластинки. Для этого проводят ряд нагружении образца в виде пластины, к тыльной стороне которого прикладывают поочередно пластины с различным диаметром центрального отверстия, изготовленные из материала с динамической жесткостью, превышающей динамическую жесткость исследуемого материала. При каждом нагружении регистрируют профиль скорости свободной тыльной поверхности образца. Определяют критический диаметр отверстия, при котором происходит отрыв откольной пластинки , и по этому диаметру и скорости тыльной поверхности в момент отрыва определяют критическую удельную энергию отрыва откольной пластинки. 4 ил. SS

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„1401338 д11 4 6 01 N 3 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСВ ВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4020694/25-28 (22) 13.02.86 (46) 07.06.88. Бюл. № 21 (71) Отделение института химической физики АН СССР (72) С. В. Разоренов и Г. И. Канель (53) 620.178.72 (088.8) (56) Степанов Г. В. Упругопластическое деформирование материалов под действием импульсных нагрузок. Киев: Наукова думка, 1979, с. 216 — 221. (54) СПОСОБ ИССЛ ЕДОВАНИЯ 0ТКОЛЬНОГО РАЗРУШЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к способам исследования прочностных свойств материалов при ударном нагружении. Цель изобретения — повышение информативности исследования за счет возможности определения критической удельной энергии отрыва откольной пластинки. Для этого проводят ряд нагружений образца в виде пластины, к тыльной стороне которого прикладывают поочередно пластины с различным диаметром центрального отверстия, изготовленные из материала с динамической жесткостью, превышающей динамическую жесткость исследуемого материала. При каждом нагружении регистрируют профиль скорости свободной тыльной поверхности образца. Определяют критический диаметр отверстия, при котором происходит отрыв откольной пластинки, и по этому диаметру и скорости тыльной поверхности в момент отрыва определяют критическую удельную энергию отрыва откольной пластинки. 4 ил.

1401338

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к, способам исследования откольного разрушения материалов.

Целью изобретения является повышение информативности исследования за счет возь1ожности определения критической удельн ой энергии отрыва откольной пластинки.

На фиг. 1 изображена схема осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2— з регистрированный профиль скорости сво- 10 одной тыльной поверхности образца при иаметре отверстия в прикладываемой пласт не, равном 10 мм; на фиг. 3 — то же, при иаметре отверстия 20 мм.

Способ осуществляется следующим обазом.

В образце 1 исследуемого материала в виде пластины создают одномерную ударноволновую нагрузку нагружением его плосим ударником 2. К тыльной поверхности бразца 1 прикладывают пластину 3 с цент- 20 альным отверстием 4, изготовленную из, атериала с динамической жесткостью, преышающей динамическую жесткость исслеуемого материала. Проводят ряд нагружеий образца при различном диаметре отерстия 4. При каждом нагружении регистируют профиль скорости свободной тыльой поверхности. Это осуществляется с поощью лазерного измерителя 5 скорости, з ндирующий луч 6 которого фокусируют ерез отверстие 4 на поверхность образца 1. ри отражении распространяющейся по обазцу ударной волны от его свободной тыльой поверхности в области отверстия 4 происодит образование откольной пластинки.

1 о разности максимальной и минимальной коростей тыльной поверхности можно расчитать величину разрушающего напряжеия. Последовательно изменяя диаметр отерстия 4, определяют его значение (критиеский диаметр), при котором начинается трыв откольной пластинки. По скорости тыльной поверхности в момент отрыва и кри- 40 ическому диаметру определяют критичекую удельную энергию отрыва откольной г л астинки.

Пример. Для определения прочностных 1арактеристик и критической удельной энер ии отрыва откольной пластинки в качестве 45

Испытуемых образцов берут пластины из титанового сплава ВТ5-1 с поперечными размерами 100)4 100 мм толщиной 4 мм. Нагружение испытуемых образцов осуществляют ударом алюминиевой пластинки диаметром

;I0 мм, толщиной 2 мм, разогнанной с по1 ощью взрывного генератора ударной волны до скорости 660 м/с. К тыльной свободной 1оверхности испытуемых образцов последовательно прикладывают стальные пластины из Ст. 3 толщиной 15 мм с отверстиями диаметром 10, 15, 17, 5 и 20 мм. Непрерывную

1 егистрацию скорости свободной тыльной йоверхности образцов проводят с помощью

Оптически симметричного дифференциального двуплечего лазерного интерферометра со стеклянной линией задержки и системой поляризованного кодирования, например, типа Visar. На фиг. 2 показан профиль скорости свободной тыльной поверхности образца при диаметре отверстия в прикладываемой пластине 10 мм. Профиль показывает, что с некоторого момента времени (точки А) скорость движения тыльной свободной пЬверхности образца уменьшается до нуля, т. е. откольная пластинка не оторвалась от образца. Аналогичные скорости свободной тыльной поверхности испытуемого образца получены при увеличении диаметра отверстия до 17,5 мм. На фиг. 3 показан профиль скорости свободной тыльной поверхности образца с пластинкой, имеющей отверстие

20 мм. С некоторого момента времени (точки В) скорость движения тыльной поверхности приобретает постоянную скорость

-480 м/с. Аналогичные профили получены при диаметрах отверстия больше 17,5 мм.

Таким образом, диаметр отверстия 17,5 мм является критическим, при превышении которого происходит отрыв откольной пластинки. Из профилей скорости по спаду скорости от максимума V,„äî первого минимума определяют величину разрушающих напряжений о " = poCo(V „— Vr,„;„), где po — начальная плотность материала;

Co — объемная скорость звука. Значение откольной прочности для данных экспериментов 4,1 -0,1 ГПа. По периоду первых колебаний скорости из-за возникновения в откольной пластинке откольного импульса определяют толщину откольной пластинки:

h= Ceht, где С, — продольная скорость звука; ht— период реверберации откольного импульса.

Толщина откольной пластинки 6=1,91 мм.

Критическую удельную энергию E«v отрыва р2 откольной пластинки определяют как †-- /

/S«p, где т — масса отколовшейся пластинки; V — скорость ее при отрыве; S«r площадь отверстия в прикладываемой пластине, при котором начинает отрываться откольная пластинка. Из проведенных экспериментов находят при po=4,45 г/см, m=

=2 г; V=480 м/с; S«p=2,4 см и Exp=

=96 Дж/см .

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет определять дополнительную прочностную характеристику материала критическую удельную энергию отрыва откольной пластинки, что дает более полную и достоверную характеристику прочностных свойств материала.

1401338 ф

1 с

g g i iгс

ЩГ2

Формула изобретения

Способ исследования откольного разрушения материалов, по которому в образце исследуемого материала в виде пластины создают одномерную ударноволновую нагрузку, регистрируют профиль скорости свободной тыльной поверхности образца и по разности максимальной и минимальной скоростей определяют величину разрушающего напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения информатианости исследования за счет возможности определения критической удельной энергии отрыва откольной пластинки, к тыльной поверхности

4 образца прикладывают пластину с центральным отверстием, изготовленную из материала с динамической жесткостью, превышающей динамическую жесткость исследуемого материала, проводят ряд нагружений образца при различном диаметре отверстия прикладываемой к нему пластины, определяют критический диаметр отверстия, при котором происходит отрыв откольной пластинки, и по скорости тыльной поверхности в момент

10 отрыва откольной пластинки и критическому диаметру отверстия определяют критическую удельную энергию отрыва откольной пластинки.

1401338

Составитель В. Шехтер

Редактор Л. Гратилло Техред И. Верее Корректор И. Муска

3а каз 2534/41 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ! осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4